一种无人机植保作业航线规划方法及装置与流程

本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种无人机植保作业航线规划方法及装置。

背景技术：

随着植保无人机技术的发展，越来越多的用户开始采用无人机进行植保作业，尤其是利用无人机进行农药喷洒和化肥喷洒等，具有对农作物损害小、农药利用率高、降低劳动强度等优点。

植保无人机在进行植保作业时，通常是按照既定的飞行航线进行作业或者由操控员通过遥控器控制无人机飞行。若使得无人机按照既定的飞行航线进行飞行，需要提前进行航线规划，即计算机软件系统根据地块信息，计算出覆盖地块的合理航线，该航线由多条在地块内来回折返的航线段组成。

然而，现有技术中，无人机植保作业的喷洒范围局限在地块内部，而使得地块边缘区域出现漏喷情况，从而影响了植保作业质量。

技术实现要素：

本发明为了解决上述技术问题，提供了一种无人机植保作业航线规划方法及装置，可以将地块边缘区域全面覆盖，避免出现漏喷情况。

为了达到上述技术效果，本发明包括以下技术方案：一种无人机植保作业航线规划方法，包括如下步骤：

（1）获取作业农田区域的地块信息，并根据所述地块信息创建作业地块；所述作业地块包括地块边界；

（2）按照设定的边距将地块边界缩小一定比例后生成内边界；

（3）根据内边界规划出无人机植保作业的第一航线，控制无人机根据所述第一航线植保作业，从而将内边界内的地块区域覆盖；

（4）当检测到用户触发的扫边作业操作时，根据所述地块边界和内边界规划出第二航线，控制无人机根据所述第二航线植保作业，从而将地块边界与内边界之间的地块区域覆盖。

进一步地，所述地块信息为边界航点的经纬度信息，所述地块边界由多条边界线段顺次连接而成，相邻边界线段的交点为边界航点。

进一步地，所述按照设定的边距将地块边界缩小一定比例后生成内边界具体为：

接收输入的边距参数；

根据所述边距参数，确定内边界的边界航点；

顺次直线连接内边界的边界航点，获得内边界。

进一步地，根据内边界规划出无人机植保作业的第一航线具体为：

检测到用户触发的作业起始边选定操作；

接收用户设定的喷幅参数；

基于作业起始边、内边界以及喷幅参数生成一组与作业起始边平行的等间隔航行路径线段；其中相邻航行路径线段的间距为一个喷幅；

相邻航行路径线段首尾顺次连接，生成第一航线。

另外，本发明还提供了一种无人机植保作业航线规划装置，所述装置包括作业地块创建模块：用于根据所获取的地块信息创建作业地块；

内边界生成模块：用于按照设定的边距将地块边界缩小一定比例后生成内边界；

航线规划模块：用于规划出无人机植保作业的第一航线和第二航线；

控制作业模块：控制无人机根据所述第一航线和第二航线进行植保作业。

采用上述技术方案，包括以下有益效果：本发明所提供的无人机植保作业航线规划方法及装置，在植保作业过程中，能够进行自动扫边作业，将作业地块的边缘区域喷洒覆盖，避免出现了漏喷情况，且喷洒范围不会超出作业地块边缘外，同时，在植保作业过程中能够避免无人机触碰到地块外的障碍物，提高了植保作业效果，保证了植保作业的安全性。

附图说明

图1为本发明实施例所提供无人机植保作业航线规划方法的步骤流程图；

图2为本发明实施例通过本发明所提供航线规划方法进行航线规划的地块示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

本发明实施例提供了一种无人机植保作业航线规划方法，参阅图1，包括如下步骤：

s1、获取作业农田区域的地块信息，并根据所述地块信息创建作业地块；所述作业地块包括地块边界；

所述地块信息为边界航点的经纬度信息，所述地块边界由多条边界线段顺次连接而成，相邻边界线段的交点为边界航点。

参阅图2，边界航点为1、2、3和4，地块边界由边界航点顺次直线连接所形成。

根据边界航点的经纬度信息通过相关算法获得每个点的二维数据信息，即x、y的点值，从而在计算机的卫星地图上能够创建虚拟作业地块、生成地块边界线，其中，边界航点的经纬度信息为依据测绘人员对作业农田区域的边界进行实地测绘得到的多个采集点的测绘数据所生成的信息。相关算法在现有技术中较多，只要能够将经纬度信息转换成二维坐标信息即可，本实施例中没有特殊限定；

本发明实施例中，可以在用户端安装植保作业app，将获取的边界航点的经纬度坐标输入到植保作业app，植保作业app根据各边界点的经纬度坐标，生成地块边界，从而创建出闭合区域作业地块。

s2、按照设定的边距将地块边界缩小一定比例后生成内边界；

现有植保作业方法直接根据地块边界绘制航线，无人机根据绘制的航线进行植保作业，然而在实际作业中，当无人机在地块边缘进行植保作业时，容易误撞到位于地块边缘外的障碍物，从而造成无人机损坏。为了克服该缺陷，本实施例，根据地块边界和用户设定的安全边距，将地块边界缩小一定比例，得到内边界所形成的作业区域。

用户可以根据实际需要自行设定边距，该边距为地块边界与内边界之间的间距。地块边界所形成的多边形与内边界所形成的多边形互为相似多边形。参阅图2，所形成的内边界为1’2’3’4’，根据用户设定的边距，由地块边界1234按照一定比例缩小而成。

在本发明实施例的一种优选实施例中，该步骤包括如下子步骤：

s21、接收输入的边距参数；

在用户端界面上输入需要设定的边距。

s22、根据所述边距参数，确定内边界的边界航点；

地块边界的各边界航点的经纬度信息以及内边界与地块边界的间距已知，从而能够确定内缩后内边界的边界航点。

参阅图2，内边界的边界航点为1’、2’、3’和4’。

s23、顺次直线连接内边界的边界航点，获得内边界。

s3、根据内边界规划出无人机植保作业的第一航线，控制无人机根据所述第一航线植保作业，从而将内边界内的地块区域覆盖；

在本发明实施例的一种优选实施例中，该步骤具体为：

s31、检测到用户触发的作业起始边选定操作；

在某些实施例中，用户触发的作业起始边选定操作可以为用户在安装有植保作业app的用户端界面上点击所创建的地块边界中的一条边界线段。

s32、接收用户设定的喷幅参数；

在用户端界面上输入喷幅，喷幅可以由用户根据需要自行设定并显示在界面上。喷幅为无人机喷洒覆盖的宽度。

s33、基于作业起始边、内边界以及喷幅参数生成一组与作业起始边平行的等间隔航行路径线段；其中相邻航行路径线段的间距为一个喷幅；

参阅图2，选定内边界中边界线段1’2’为作业起始边，生成一组与作业起始边1’2’平行的等间隔航行路径线段。

s34、相邻航行路径线段首尾顺次连接，生成第一航线。

完成第一航线规划后，当检测到用户触发的开始植保作业操作时，无人机根据选定的作业起始边和作业起始点，沿着所规划的第一航线进行植保作业，直至将内边界内地块区域喷幅覆盖。

参阅2，作业起始边为1’2’，设1’为作业起始点，则无人机由起始点1’开始飞至2’，然后由2’飞至下一航行路径线段，依次在边界线段1’4’和2’3’间往返，进行植保作业。

s4、当检测到用户触发的扫边作业操作时，根据所述地块边界和内边界规划出第二航线，控制无人机根据所述第二航线植保作业，从而将地块边界与内边界之间的地块区域覆盖。

在本发明实施例的一种优选实施例两种，控制无人机根据所述第一航线植保作业之前，还包括步骤：接收输入的飞行速度参数和飞行高度参数，其中飞行速度参数和飞行高度参数可以有用户在用户端界面上直接输入，用户端可以将接收到的飞行速度参数和飞行高度参数通过通信模块发送至无人机。

在本发明实施例的另一种优选实施例中，根据所述地块边界和内边界规划出第二航线具体为：

接收输入的喷幅参数；

检测到用户触发的扫边作业起始边以及起始点选定操作；

根据喷幅参数以及设定的边距确定组成第二航线的各边界航线；其中，各边界航线分别由地块边界依次缩小一定比例后形成。

其中，所述各边界航线包括起始航线和多条分航线，所述起始航线与外围地块边界的间距为半个喷幅，起始航线与相邻分航线的间距为一个喷幅，相邻分航线的间距为一个喷幅。

由于起始航线与外围地块边界的间距为半个喷幅，且起始航线和分航线为地块边界按照一定比例缩小后形成，因此无人机沿着起始航线进行植保作业时，在地块边界内侧飞行，不会误撞到地块边缘外的障碍物。

在本发明实施例中的一种优选实施例中，所述根据喷幅参数以及设定的边距确定组成第二航线的各边界航线具体为：

s41、根据地块边界的边界航点以及半个喷幅确定起始航线上与边界航点对应的多个采集点a；

其中，起始航线为地块边界缩小一定比例后形成，起始航线与地块边界的间距为半个喷幅，起始航线上的多个采集点a与地块边界上的边界航点一一对应。

参阅图2，根据地块边界上的边界航点1、2、3、4以及半个喷幅，可以确定与边界航点相对应的起始航线上的采集点1’、2’、3’、4’。

s42、接收用户触发的作业起始边以及起始点选定操作，从起始航线上多个采集点a中选取起始点，确定起始方向；

具体地，用户触发的作业起始边以及起始点选定操作可以为用户在安装有植保作业app的用户端界面上点击地块边界中其中一边界线段和边界航点。

参阅图2，选择起始航线上地块边界的边界线段14为作业起始边，边界航点4为起始点，对应到起始航线上，采集点5为起始点，58为起始边。

s43、从起始点开始沿着起始方向顺次将其余采集点a连接，绘制出起始航线；

无人机植保作业时，自动飞至起始航线上与该边界航点所对应的采集点a处，并依据所选定的起始点和起始方向，沿着起始航线飞行。

参阅图2，由起始点5，沿着58方向，逆时针顺次连接58765，绘制出起始航线。起始航线与地块边界互为类多边形，间距为半个喷幅，由此能保证无人机按照起始航线飞行时，将地块边界处覆盖且不会碰撞到地块边界外的障碍物。

s44、根据起始航线上的多个采集点a以及一个喷幅确定与起始航线相邻分航线上的多个采集点b，顺次连接多个采集点b，绘制出与起始航线相邻的分航线；

起始航线的起始点和截止点相同，无人机植保作业时由起始航线的起始点开始，沿着确定的方向，即逆时针或顺时针，按照起始航线飞回至起始点，当由起始航线的起始点向相邻分航线切换时，由起始航线的起始点飞至相邻航线上对应的起始点上。

参阅图2，根据起始航线上采集点5678以及一个喷幅分别确定下一分航线上的多个采集点5’6’7’8’，按照上述选定的起始点和起始边，顺次连接5’8’7’6’5’,获得分航线，采集点5与采集点5’相连，当植保无人机沿着起始航线由起始点5飞至一圈返回至起始点后，由起始航线切换至分航线，即从起始点5飞至分航线上与之对应的起始点5’,并由起始点5’逆时针飞行一圈后回到起始点5’。

s45、依次绘制出其余分航线，直至将地块边界与内边界之间的地块区域覆盖。本实施例中，边界航线包括起始航线和一条分航线。

另外，本发明的另一实施例提供了一种无人机植保作业航线规划装置，其所述装置包括

作业地块创建模块：用于根据所获取的地块信息创建作业地块；

内边界生成模块：用于按照设定的边距将地块边界缩小一定比例后生成内边界；

航线规划模块：用于规划出无人机植保作业的第一航线和第二航线；

控制作业模块：控制无人机根据所述第一航线和第二航线进行植保作业。

在本实施例中，所述装置还包括：

选定操作检测模块：用于检测用户发起的选定操作；

参数接收模块：用于接收输入的飞行速度参数、飞行高度参数、喷幅参数以及边距参数。

采集点确定模块：用于确定内边界上的各边界航点以及各边界航线上的多个采集点。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。